课程名称  锻造工艺学 ( 材料加工基础 Ⅱ)

1. 课程名称锻造工艺学(材料加工基础Ⅱ) 锻造部分教材：　　　　　　　　　　 锻造工艺学及其模具设计 （姚泽坤主编） 西北工业大学出版社 锻造部分课后复习： 课内外比 1︰1 课程性质：热加工专业（压力加工、焊接） 重要的基础课。 锻造工艺学部分主要参考书： （１）吕炎主编　锻造工艺学.机械工业出版社，１９９５ （２）张志文主编　锻造工艺学.机械工业出版社，１９８８ （３）杨振恒主编　锻造工艺学.西北工业大学出版社，１９８６

2. 绪论 一、机械零件及其毛坯加工的方法 机械零件传统的生产过程 冶炼 各种钢厂、铸造厂、锻造厂 制坯 机械加工 各种机械厂，设备制造厂，热处理厂 热处理 零件 制坯是为切削加工零件提供毛坯。毛坯的提供途径主要 有以下三种：

3. 1.铸造方法 零件图 铸件及其工艺图 造型（芯） 材料确定、熔炼及其浇注 冷却及清理 检验 热处理（根据需要） 毛坯：机械加工的毛坯（根据需要）

4. 2.压力加工方法 （1）轧制方法 材料确定冶炼 模铸或连铸 冷却 清理及检验 加热 轧制 冷却 检验 轧态或高温回火 毛坯（棒材或型材）

5. （2）锻造方法 棒料或锭料 下料 加热 锻造 冷却 清理 检验 热处理 毛坯(机械加工的毛坯”) 本课程的讲授的主要内容：《锻造工艺学》

6. 3.焊接加工方法 棒料或型材 下料 预热（根据需要） 焊接 冷却 清理 检验 热处理（根据需要） 毛坯：机械加工毛坯（根据需要） 本课程另一部分讲述《焊接原理》

7. 二、锻造的定义及特点 1.锻造的定义 借助工具或模具，在冲击力或压力的作用下，使坯料成形，变为具有一定形状、尺寸及组织和力学性能的机械零件或毛坯的一种加工方法。 　　或：利用材料的塑性，借助外力的作用产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件的加工方法。 生产原材料为主的加工（一次加工） 塑性加工 （压力加工） 生产零件及其毛坯为主的加工（二次加工）

8. 钢厂各种轧制型材截面形式（一次加工） (a)简单断面 (b)复杂断面 (c)弯曲型材 (d)异性管材

9. 桥梁用钢 建筑用钢 36km长的杭州湾跨海大桥用钢量 80万吨。 160层迪拜哈利法塔高828m，大约用了4万吨钢材。

10. 鸟巢建筑骨架用钢6万吨,内部看台用钢4万吨

11. 500吨水压机自由锻 液压模锻设备

12. 自由锻操作

13. 2.锻造加工的特点 与铸造、焊接加工相比，锻造加工的特点如下： （1）锻造加工生产率高,容易实现自动化，适用大批量生产。如高速冲床1500～1800次/min，螺钉生产12000件/min。 （2）锻件的形状、尺寸稳定性好，生产的锻件精度、质量高。 （3）细化组织和晶粒，力学性能得到较大的改善，特别是韧性高，件与件之间性能差别小，流线分布合理。 铸造缺陷 成分偏析 组织粗大 缺陷消除 偏析改善 组织细化 锻造 铸锭或铸件

14. 金属塑性变形流线（纤维组织）的形成 机械加工 铸造 锻造

15. 螺钉 曲轴 吊钩 （4）材料利用率高 锻造生产在外力作用下，金属坯料的体积发生转移，形成锻件，材料利用率较高。锻造生产原材料费用占锻件成本的60～75％，提高材料的利用率，可降低产品成本。 （5）脆性材料不能锻造，形状复杂的件锻造困难

16. 三、锻造加工主要环节

17. 自由锻造 模锻 特种锻造 使用工具 生产工艺 １.根据 四、锻造的分类及其应用 (1)自由锻：是利用简单的工具(锤、砧、型砧等)在锻锤或压力机上将金属锭料或坯料锻成所需零件和尺寸的加工方法．分为人工自由锻和机器自由锻．如拔长、镦粗、冲孔、扩孔等。 锻锤 砧座

18. 加工余量大， 生产效率低。 锻件质量受操作者技术水平的影响较大。 批量小，大锻件的生产。 自由锻特点 吨位 空气锤　锤头打击重量：65～750Kg 蒸－空汽锤　锤头打击重量：0.5－5t 压力机　锤头打击重量：500～15000t 自由锻设备

19. (2)模锻：是将金属坯料放在与成品形状及尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从而获得与模腔形状和尺寸相同的坯料或零件的一种加工方法。(2)模锻：是将金属坯料放在与成品形状及尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从而获得与模腔形状和尺寸相同的坯料或零件的一种加工方法。 加工余量小，生产率高。 组织均匀，性能稳定． 受操作者技术水平影响小。 大批量、机械化生产。 模锻特点 模锻设备：模锻锤、曲柄压力机、摩擦压力机、液压机、 平锻机等。

20. (3)特种锻造：是利用专门锻造设备进行锻造的加工方法。对于一些标准件的生产，生产效率极高。如螺钉的生产，采用镦头机和搓丝机，生产效率成倍增加。(3)特种锻造：是利用专门锻造设备进行锻造的加工方法。对于一些标准件的生产，生产效率极高。如螺钉的生产，采用镦头机和搓丝机，生产效率成倍增加。 特点：生产效率高。 设备：专业设备，如镦头机、搓丝机， 产品专一。

21. （4）常用压力加工的主要方式 拔长 下砧铁 镦粗 下砧铁

22. 模锻 挤压

23. 拉拔 轧制

24. 冲裁 拉深

25. (1)热锻(轧)：T终＞T再锻造。 (2)等温锻造：在一定温度下进行锻造。 (3)冷锻（轧）：T终＜T再的锻造。 2.根据锻造 温度分 (4)温锻：介于热锻和冷锻之间的锻造。 再结晶：经冷塑性变形的金属材料,如果加热到再结晶温度以上，通过再结晶的形核和长大，最终将转变为无畸变的等轴晶粒，组织和性能基本恢复到变形前的状态，这一过程称为再结晶。 再结晶驱动力为形变储存能，再结晶不属于相变过程，再结晶主要是消除加工硬化，获得良好的塑性和韧性。

26. 金属的再结晶温度（T再）：经冷塑性变形的金属开始发生再结晶的温度，称为再结晶温度。 一般：T再＝（0.35～0.4） T熔（K） 如：碳素钢和合金钢再晶温度：450～360℃. 　　　 铝及其合金：150～240 ℃ 铜：200～230 ℃ 变形量越大， T再越低。 原始晶粒越细， T再越低。 加热速度越快，时间越短，T再越高。 金属中存在合金元素或杂质，T再越高。 影响再结晶 温度的因素

27. 锻造过程组织的演化 组织及晶粒细化 锻前：树枝晶，粗化。 锻造过程：晶粒被拉长，增加形变能，内能提高。 锻造后冷却：某一温度开始：晶粒发生形核，长大完成再结晶，细化晶粒。

28. 机械行业：使用着大量的锻件，如机床上锻件重量占60％。机械行业：使用着大量的锻件，如机床上锻件重量占60％。 汽车工业：零件60～70％由锻造加工而成，占重量80％。 3.锻造应用 飞机制造业：锻造及其板料成形零件占80％，重量占85％。 电力工业中：发电机的转子、护环、气轮机轴等均为锻件。 冶金工业中：轧辊、模具等可由锻造加工而成。 兵器行业：武器传动件，坦克、航空发动机锻件占80％。

29. 部分汽车锻件

30. 万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环

31. 五、影响锻造质量的因素 （１）锻造工艺。工艺不同锻件的形状、尺寸、力学性能不同。 （２）锻造设备。自由段、模锻、压力机锻造锻件质量有差别。 （３）锻造材料，不同材料锻造后质量不同。 ( 4 ) 操作人员技术水平。 六、锻造加工的发展 启蒙阶段：几千年前随着人们对武器、生产工具、日用品 需求而开始。

32. 较大发展时期：在工业化时期，特别是1860年第一台自由较大发展时期：在工业化时期，特别是1860年第一台自由 锻水压机出现及其屈服准则的提出，开始对塑性变形　　 　　进行研究，逐步形成一门学科。 我国锻造工业极其发展 　　我国是铸锻件生产大国，铸锻件产量连续8年位居世界第一位，目前年产量突破3000万吨，占全球产量的1/3。但是我国不是铸锻件生产强国，特大型和高附加值铸锻件依赖进口，受制于人。有些特大型铸锻件花钱也买不到，严重制约了我国能源、冶金机械、船舶动力等重要产业的发展。如一根90机船用曲轴价值约为1600万元人民币，占整机价值的15％左右．

33. 　　我国锻造工业发展是从无到有，从小到大。锻造厂家4000 多个，锻锤11000多台，有万吨压力机。世界上最大的模锻液压机（10万吨）将落户在苏州昆山，8万吨落户在西安阎良国家航空产业基地。 装备水平差、厂家过多 力量分散，产品缺乏竞争力 科学研究投入少。 存在的问题 锻造技术发展的趋势

34. 优质轻量化 大型整体化 功能剃度化 精密净形化 高效低成本化 多学科复合化 使用高强、高韧的材料。 大件整体锻造成形，避免连接的薄弱面。 根据工作环境、载荷大小 组织设计不一样。 发展趋势 无余量精密成形。 发展快速成形技术。 材料科学、化学、数学 之间广泛交叉和复合。

35. 七、本课程的性能和任务 （1）课程性质： 研究如何利用各种锻造方法有效地生产锻件或零件的一门技术科学。实践性强、理论和实际结合性强。 （2）课程任务： 了解自由锻工艺设计、模锻工艺设计和锻模设计的方法； 具有初步的锻造工艺分析能力； 具有初步的分析解决锻件质量问题的能力。

36. 本章结束 祝同学们本课程学习愉快！